DE4310960A1 - Verbessertes Drei-Wege- und Drei-Positions-Magnetventil - Google Patents
Verbessertes Drei-Wege- und Drei-Positions-MagnetventilInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetventil gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige Ventile werden elektromagnetisch betätigt; insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes duales Magnet
ventil. Noch genauer bezieht sich die Erfindung auf ein ver
bessertes duales Drei-Wege-Magnetventil mit drei Betriebspositionen
und der Fähigkeit, sowohl in der Impulsbreitenmodula
tion-Betriebsart als auch in der Ein/Aus-Betriebsart arbeiten zu
können. Anwendungen verschiedener Magnetventilarten können in
Anti-Blockierbremssystemen und den neueren elektronischen Trans
missionen gesehen werden. Bei derartigen Anwendungen werden
Magnetventile dazu eingesetzt, um das Problem zu lösen, von
einer Hochdruckquelle mit konstantem Druck Zwischendrücke zu
erhalten. Beispielsweise verwendet das Zwei-Wege-Magnetventil
gemäß US-Patent 5,076,538 ein Einstellglied, das zwischen dem
Ventil und dem umgebenden Gehäuse dazwischengesetzt ist, um
eine plötzliche Bewegung des Ventiles von geschlossener zu voll
geöffneter Stellung zu verzögern oder zu verhindern. Dies
verursacht eine leichte Drosselung des Fluiddruckes, bis sich der
letztere etwas zwischen der Fluideinlaßöffnung bzw. -auslaßöffnung
stabilisiert.
Ein besonderes Magnetventil, das bei elektronischen Trans
missionen verwendet wird, besteht aus einem Drei-Wege-Zwei-Posi
tionsventil, so wie es im US-Patent 4,932,439 beschrieben ist.
Dieses Ventil verwendet Impulsbreitenmodulation (PWM) um effektiv
zwischen einer Aufbauphase, wo der Druck an seiner Auslaßöff
nung ansteigt, und einer Abnehmphase, wo der Druck an seiner
Auslaßöffnung abnimmt, umzuschalten.
Derartige Zwei-Positions-Ventile weisen mehrere Nachteile auf, so
ergibt sich als erstes die Schwierigkeit, infolge der konstanten
Schwingung zwischen Aufbau- und Abnehmephase die gewünschten
Drucke aufrechtzuerhalten, zweitens die Notwendigkeit eines
schnellen Mikroprozessors, dessen Kosten mit der Leistung steigen,
und drittens, daß das rasche Öffnen und Schließen der Ventile
mit in der Regel Metall-zu-Metall-Kontakten den Ventilverschleiß
erhöht und die Dauerhaftigkeit verringert.
Ein anderer Typ von Magnetventil verwendet eine lineare oder
variable Kraft, um eine Regulierung des gewünschten Druckes zu
erzeugen. Obwohl diese weniger effizient als mit Impulsbreiten
modulation arbeitende Magnete sind, arbeiten sie bei hohen
Frequenzen (beispielsweise 250 Hz), so daß der Magnet kaum ein
komplettes Verschließen des Ventiles erlaubt, sondern vielmehr
wechselnde Beschränkungen der Flußrate von der Quelle hohen
Druckes zum Ausstoß bei niedrigem Druck verursacht. Dies
begrenzt das Problem von oszillierenden Drucken. Derartige
Magnetventile haben jedoch ebenfalls mehrere Nachteile, so als
erstes, daß die Kalibrierung dieser Magnetventile schwierig und
zeitraubend ist, und zweitens, daß diese Magnetventile sehr teuer
in der Herstellung und im Betrieb sind.
Für elektronische Transmissionen ist auch ein Drei-Wege- und
Drei-Positions-Richtungsventil bekannt, wie es im US-Patent
4,674,613 beschrieben ist. Das Richtungsventil wird durch ein
magnetisch betriebenes Reliefventil mit einem einzigen Anker
gesteuert, der entsprechend der Höhe der an seine umgebende
Magnetspule angelegten Spannung in drei Positionen bewegbar ist.
Das US-Patent 3,783,901 beschreibt darüber hinaus ein durch
Druck betätigtes Ventil, das durch ein magnetisch betätigtes Glied
gesteuert wird, und - obwohl der Magnet zwei getrennte Spulen
enthält - wird dieses Glied lediglich für eine Doppel-Betätigung
des Magneten eingesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Magnetventil für drei
Betriebspositionen zu schaffen, welches das System beim Regulie
ren der Fluiddrücke wirksamer macht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst, weitere Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den rückbezogenen Unteransprüchen unter
Schutz gestellt.
Bei dem neuen Magnetventil sollen die beweglichen Teile weniger
häufig oszillieren bzw. schwingen und daher langsamer verschlei
ßen, so daß das Ventil länger hält.
Bei dem genannten Drei-Positions-Magnetventil soll der Ventilbe
trieb innerhalb des Spulenbereiches stattfinden, so daß der durch
eine derartige Anordnung beanspruchte Platz verringert wird.
Schließlich soll ein duales Magnetventil geschaffen werden, das
zwei getrennte Anker aufweist, von denen der eine innerhalb des
anderen koaxial angeordnet ist, so daß das Ventil weniger teuer
in der Herstellung und im Einsatz ist.
Andere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
und den beiliegenden Ansprüchen, insbesondere in Verbindung mit
der beiliegenden Zeichnung.
Ein Magnetventil gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein
zylinderförmiges Gehäuse auf, das an einem Ende sowohl eine
Eingangsöffnung, die mit einer hochdruck-hydraulischen Fluidquel
le verbunden ist, als auch eine Ausgangsöffnung auf, die mit der
hydraulisch-betätigten Anordnung verbunden ist, und am gegen
überliegenden Ende eine Ausstoßöffnung, die mit einem Behälter
wie einem hydraulischen Fluidbehälter verbunden ist. Innerhalb
des Gehäuses ist ein Paar von Magnetspulen koaxial, d. h. eine
innerhalb der anderen, um ein Spulenglied gewickelt, welches die
Ventilanordnung abschließt. Die Ventilanordnung weist ein Aus
stoßventil auf, das zwischen der Einlaßöffnung und der Ausstoß
öffnung kommuniziert, und ein Eingangsventil, das zwischen der
Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung kommuniziert, wobei
jedes Ventil mit Hilfe eines ersten bzw. eines zweiten Magnetan
kers unabhängig voneinander betätigbar sind. Der erste Anker,
der in einer Axialbohrung des Gehäuses hin- und hergehen kann,
weist ein Ausstoßventil auf, das gegen die Auslaßöffnung oder
von ihr weg beweglich ist. Der erste Anker weist eine
Axialbohrung auf, in welcher der zweite Anker für eine begrenzte
Axialbewegung gleitbar aufgenommen ist; und der zweite Anker
weist ein Einlaßventil auf, das gegen die Eingangsöffnung oder
von ihr weg beweglich ist.
Die Anker werden durch ein Paar von Druckfedern abdichtend
gegen die Ausstoßöffnung gedrückt. Die Druckfeder, welche mit
dem zweiten Anker in Eingriff steht, ist kleiner als diejenige,
welche mit dem ersten Anker in Eingriff steht, somit ist sie durch
eine kleinere Kraft als der erste Anker, weg von der Eingangsöff
nung, vorgespannt. Eine derartige Anordnung stellt den ersten
und den zweiten Anker normalerweise so ein, daß das Eingangs
ventil offen und das Ausstoßventil geschlossen gehalten wird. Dies
ist die Aufbau-Phase, wo der Druck an der Auslaßöffnung
ansteigen darf. Wenn das erste Magnetventil betätigt wird,
überrollt der axial ausgerichtete Magnetfluß die Kraft der
kleineren Druckfeder, wobei das Eingangsventil in geschlossene
Position gelangt, während das Ausstoßventil geschlossen bleibt.
Dies ist die Haltephase, bei welcher der Druck an der
Auslaßöffnung aufrechterhalten wird. Wenn beide Magnetventile
betätigt sind, überrollt der axial ausgerichtete Magnetfluß die
Kraft beider Druckfedern, wobei das Einlaßventil in die Schließ
stellung und das Ausstoßventil in die geöffnete Stellung gebracht
wird. Das ist die Abnehmphase, bei welcher der Druck an der
Auslaßöffnung abnehmen darf.
Es zeigt:
Fig. 1 einen axialen Querschnitt durch das Zentrum eines
Magnetventiles gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin
dung, wobei das Magnetventil im Nichtbetriebszustand,
d. h. ohne Energiezufuhr, gezeigt ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 gezeigte Magnetventil,
wobei Abschnitte weggebrochen und im Querschnitt darge
stellt sind, und
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 1 in
Pfeilrichtung.
Wenn nunmehr auf die Zeichnung durch Bezugszeichen Bezug
genommen wird, so bezeichnet 10 allgemein ein Magnetventil mit
einer Einlaßöffnung P1, das mit einer Hochdruck-Hydraulik
fluidquelle verbunden ist, mit einer Auslaßöffnung P2, die in
üblicher Weise mit einer Autotransmission oder einem Bremssystem
oder dergl. (nicht dargestellt) verbunden sein kann, und mit
einer Ausstoßöffnung P3 (Fig. 1), die mit einem externen
Hydraulikfluidbehälter verbunden ist. Das Magnetventil 10 besteht
aus einem zylindrischen Gehäuse 11, das an ihren gegenüberlie
genden Enden nach innen umgebogene Umfangsflansche 12 und 13
aufweist. Zwei im wesentlichen scheibenförmige Endabschnitte 16
und 20 werden durch diese Flansche koaxial in Ringnuten 14 und
15 festgehalten, die in der Bohrung des Gehäuses 11 an zwei
angrenzenden gegenüberliegenden Enden desselben ausgebildet
sind. Der Flansch 12 liegt über einer Dichtung 18 und hält diese
oberhalb des Endabschnittes 16 in der Ringnut 14 zurück,
während der Flansch 13 über dem Endabschnitt 20 in der Ringnut
15 liegt und diese zurückhält. Die Endabschnitte 16 und 20 weisen
an ihren äußeren Enden Stirnbereiche 22 bzw. 23 mit verringertem
Durchmesser und an ihren inneren Enden koaxial angeordnete
Spulenkerne 24 bzw. 25 mit verringertem Durchmesser auf. Die
entsprechenden inneren Enden 24′ und 25′ der Spulenkerne 24 und
25 sind axial in einem Abstand gegenüber angeordnet. Der
Spulenkern 24 hat ebenfalls einen Halsabschnitt 26 mit verringer
tem Durchmesser, der koaxial von der Endfläche 24′ gegen den
Spulenkern 25 vorsteht.
Zwischen den Endabschnitten 16 und 20 und deren Spulenkerne 24
und 25 innerhalb des Gehäuses 11 umgebend sitzt eine Kunststoff-
Trägerspule 30 für die Wicklung. Die Spule 30 besteht aus einem
zylindrischen Spulenkörper 32 und Umfangsendflanschen 33 und 34,
wobei der Spulenkörper 32 die Spulenkerne 24 und 25 begrenzt.
Jeder der Spulenkerne 24 und 25 weist an seiner äußeren
Umfangsfläche eine Ringnut 35 auf, die einen O-Ring enthält, der
die Spulenkerne 24 und 25 wirksam gegenüber dem Spulenkörper 32
abdichtet, um irgendeinen Leckfluß des hydraulischen Fluids
dazwischen zu verhindern. Die Spule 30 ist zwischen den
Flanschen 33 und 34 gewickelt, und zwar in Form eines Paares
von Magnetspulen S1 und S2, die eine innerhalb der anderen,
derart, daß die innere Spule S₁ direkt auf den Spulenkörper 32,
und die äußere Spule S2 um die innere Spule aufgewickelt ist.
Der untere Spulenflansch 34 weist, wie in Fig. 1 gezeigt, eine
Verbreiterung 37 auf, die durch eine Öffnung 38 innerhalb des
Gehäuses 11 vorsteht, um (Elektro)Anschlüsse T für die Energiezu
fuhr an eine der Magnetspulen vorzusehen. Die Art, in welcher
die Spulen S1 und S2 mit einer Energieversorgung verbunden sind,
ist nicht Teil dieser Erfindung und wir daher nicht in weiteren
Einzelheiten dargestellt.
In jedem Falle haben beide Magnetspulen S1 und S2 unabhängige
Verbindungen mit einer Energiequelle und auf Wunsch könnten die
zwei Wicklungen auch mit einer gemeinsamen Masse verbunden
werden. Im Einsatz sind die Verbindungen zwischen den Spulen S1
und S2 und die Energiequelle so angeordnet, daß sie durch eine
übliche Mikroprozessoreinheit (nicht gezeigt) gesteuert werden
können, die kontinuierlich die erforderlichen und die vorhandenen
hydraulischen Drucke an der Auslaßöffnung P2 überwacht. Die
Einstellung des Druckes wird durch das systematische Öffnen und
Schließen der Ventile, die an die Öffnungen P1, P2 und P3
angrenzen, bewirkt, wie später im einzelnen erörtert wird. Durch
den Endabschnitt und seine Spulenkerne 24 und 26 erstreckt sich
koaxial eine Bohrung 42, an dessen äußerem Ende ein üblicher
Filter 44 und an dessen innerem Ende ein ringförmiger Ventilsitz
46 befestigt ist. Die Bohrung 42 steht an ihrem äußeren Ende
über das Filter 44 mit der Öffnung P1, die durch eine Öffnung 45
innerhalb der Dichtung 18 gebildet ist, und an ihrem inneren
Ende über die Bohrung im Ventilsitz 46 mit einer konischen
Gegenbohrung 48 in Verbindung, die am inneren Ende des
Halsbereiches 26 gebildet ist, um das angrenzende Ende des
Ventilsitzes zu umgeben.
Durch den Endabschnitt 16 und seine Spulenkerne 24 und 25
erstreckt sich in radial versetzter Parallelbeziehung zur Bohrung
42 eine andere Bohrung 52, welche an ihrem oberen Ende durch
ein Filter 53 mit einer Ringnut 54 in Verbindung steht, die auf
einer Außenfläche des Endabschnittes 16 koaxial zur Zentralboh
rung 42 gebildet ist. Die Ringnut 54 steht ihrerseits mit der
Einlaßöffnung P2 in Verbindung, die durch eine andere Kreisöff
nung 55 gebildet wird, welche in der Dichtung 18 im Anschluß an
die Öffnung 45 ausgebildet ist. Im Anschluß an ihr unteres Ende
verengt sich die Bohrung 52 geringfügig, wie in Fig. 1
dargestellt, wobei ein leicht gedrosselter Auslaß 56 gebildet wird,
der sich an einem axial nach außen gerichteten, rechtwinkligen
Schlitz öffnet, der im Halsabschnitt 26 des Abschnittes 16 an
einer gegenüberliegenden Seite desselben öffnet. Der Auslaß 56
und der Schlitz 57 öffnen sich an einer Ringkammer 60, die in
der Bohrung der Spule 30 zwischen den inneren Enden 24′ und 25′
der Spulenkerne 24 und 25 gebildet sind, wie später beschrieben
wird.
In einer Axialbohrung 62 innerhalb des Stirnbereiches 23 des
Endabschnittes 20 ist koaxial ein ringförmiger Ventilsitz 64
angeordnet. Der Ventilsitz 64 weist eine axiale Durchgangsbohrung
65 auf, die sich an ihrem äußeren Ende an der Ausstoßöffnung P3
öffnet, die durch das äußere Ende der Bohrung 62 gebildet ist,
und die sich an ihrem inneren Ende koaxial am hinteren Ende der
breiten Gegenbohrung 68 öffnet, welche im Spulenkern 25 des
Endabschnittes 20 gebildet ist. In der Gegenbohrung 68 ist
koaxial ein erster zylindrischer Anker 71 gleitbar befestigt. An
seinem Ende dem Ventilsitz 64 zugewandt trägt der Anker 71 ein
Kugelventil 72, das in einer Ausnehmung in einem Vorsprung 73
mit verringertem Durchmesser am Anker 71 befestigt ist und von
diesem vorspringt. Eine spiralförmige Druckfeder 74, die an einem
Ende in einer ringförmigen Ausnehmung 65 am inneren Ende des
Ankers 71 und am gegenüberliegenden Ende in einer zurücktreten
den ringförmigen Ausnehmung 29 im Halsbereich 26 des Endab
schnittes 16 sitzt, drückt der Anker 71 federnd gegen die in
Fig. 1 gezeigte Position. In dieser Position steht das Ventil 72
mit dem inneren Ende des Ventilsitzes 64 in Eingriff, um die
Ausstoßöffnung P3 zu schließen, und der Vorsprung 73 ist von
einer ringförmigen Kammer 76 umgeben, die am Boden der
Gegenbohrung 68 gebildet ist. Die Ringkammer 76 steht mit einem
Paar axialer Schlitze oder Nuten 77 und 78 in Verbindung, die in
diametral gegenüberliegenden Seiten des Ankers 71 ausgebildet
sind, um an einem ihrer Enden mit der Ringkammer 76 und am
gegenüberliegenden Ende mit der Ringkammer 60 in Verbindung zu
stehen.
Für die Durchführung einer begrenzten axialen Bewegung in einer
Gegenbohrung 79 ist am inneren Ende des Ankers 71 ein zweiter
zylindrischer Anker 81 gleitbar befestigt. Das innere Ende des
Ankers 81 liegt einem zylindrischen Vorsprung 80 mit verringertem
Durchmesser gegenüber, der an der Oberseite (Fig. 1) eines
nichtmagnetischen scheibenförmigen Abstandshalters 83 ausgebildet
ist, der am Boden der Gegenbohrung 79 sitzt. Das äußere Ende
des Ankers 81 weist eine zentrale Ausnehmung auf, in der ein
Kugelventil 82 befestigt ist, das dem inneren Ende des ringförmig
gen Ventilsitzes 46 koaxial gegenüberliegt. Eine andere spiralför
mige Druckfeder 84, die durch die Feder 74 umgeben ist, sitzt an
einem Ende in der ringförmigen Ausnehmung 69 im Halsbereich 26,
und am gegenüberliegenden Ende in einer ringförmigen Ausneh
mung 85, die koaxial um das äußere Ende des Ankers 81 gebildet
ist. Wie die Feder 74 drückt die Feder 84 den zweiten Anker vom
Endabschnitt 16 weg und gegen die in Fig. 1 gezeigte Position,
wobei das Kugelventil 82 offen ist. Bei Offenstellung des Ventiles
82 stehen die Öffnungen P1 und P2 über die Bohrung 42, die
Bohrung im Ventilsitz 46, einen axialen Raum 86, der zu diesem
Zeitpunkt zwischen den gegenüberliegenden Enden des Ankers 81
und dem Halsbereich 26 des Endabschnittes 16 besteht, somit über
die Ringkammer 60 und die Bohrung 52 miteinander in Verbin
dung.
Für einen später erörterten Zweck ist die Druckfeder 84 so
ausgelegt, daß sie leichter oder schwächer als die Druckfeder 74
ist, so daß die axiale Kraft, welche gegen den Anker 81 drückt,
geringer als die axiale Kraft ist, die durch die Feder 74 gegen
den Anker 71 ausgeübt wird. Wenn das Ventil 82 offen ist, sitzt
der Anker 81 am zylindrischen Vorsprung 80 auf. Um jegliche
Tendenz des Ankers 81, am Abstandshalter 83 zu haften, zu
minimieren, weist der Anker 81 an seinen diagonal gegenüberlie
genden Seiten sich axial erstreckende Schlitze 87 und 88 auf,
welche den Abstandsraum und die Ringkammer 60 mit dem
ringförmigen Raum, der den Vorsprung 80 am Abstandhalter 83
umgibt, verbinden.
Die Ventile 72 und 82 werden durch die Betätigung der Anker 71
bzw. 81 unabhängig voneinander betätigt. Wenn beispielsweise die
Spulen S1 und S2 ausgeschaltet sind, halten die Federn 74 und 84
das Ventil 72 geschlossen und das Ventil 82 offen. Die
Magnetspulen S1 bzw. S2, die getrennt eingeschaltet werden
können, um die Anker 71 und 81 entgegen den stets vorhandenen
Federkräften mit elektromagnetischer Kraft zu beaufschlagen,
wirken den Effekten der Druckfedern 74 und 84 entgegen. Durch
Einschalten der Spule S1 wird die Armatur 81 veranlaßt, sich
gegen den Widerstand der Feder 84 in Richtung auf den Ventilsitz
46 zu bewegen, welcher daher die Öffnung P1 schließt. In
gleicher Weise veranlaßt ein Einschalter, d. h. eine Energiezufuhr
zur Spule S2 den Anker 71 mit dem Kugelventil 72 daran, sich
innerhalb einer Bohrung 78 in eine Richtung gegen den Ventilsitz
46 zu bewegen, der das Ventil 72 öffnen würde und die Öffnung
P2 in Verbindung mit der Öffnung P3 bringen würde. Dieses
System von unabhängigen Ankern erlaubt daher, daß nur eines
der Ventile 72 und 82 sowohl während der Aufbauphase als auch
während der Abnehm-Phase zu einem bestimmten Zeitpunkt offen
bleibt, und daß beide Ventile während der Haltephase gleichzeitig
geschlossen bleiben.
Beim Betrieb kann ein Mikroprozessor oder eine andere Steuerein
richtung, die mit dem Ventil 10 in Verbindung steht, feststellen,
daß an der Öffnung P2 ein erhöhter hydraulischer Druck
erforderlich ist, wobei weder die Spule S1 noch S2 eingeschaltet,
d. h. unter Energiezufuhr, gesetzt werden muß. Daher halten die
Druckfedern 74 und 84 das Ventil 82 offen und das Ventil 72
geschlossen, so daß Fluid durch die Öffnung P1 eintreten kann,
um den Druck an der Öffnung P2 zu erhöhen. Dies ist die
Aufbauphase, wie in Fig. 1 dargestellt, und stellt eine erste
Position des Ventiles 10 dar.
Im Anschluß daran kann der Mikroprozessor anzeigen, daß der
Druck an der Öffnung P2 sein Gleichgewicht erreicht hat und
gehalten werden muß. An diesem Punkt wird die Spule S1 unter
Energiezufuhr gesetzt, um einen Magnetfluß mit einer Dichte zu
erzeugen, die für das Drücken des Ankers 81 von der in Fig. 1
gezeigten Stellung nach oben ausreicht, um das Ventil 82 gegen
die Kraft der Druckfeder 84 zu schließen, die aber nicht groß
genug ist, um den Anker 71 nach oben gegen die Kraft der
Druckfeder 74 zu transportieren. Dadurch wird das Einlaßventil 82
wirkungsvoll verschlossen und ermöglicht dem Ausstoßventil 72,
geschlossen zu bleiben, so daß der Fluiddruck an der Öffnung P2
konstant gehalten werden kann. Dies stellt die zweite Position des
Ventiles 10 dar und konstituiert die Haltephase.
Alternativ, oder im Anschluß an die Haltephase, kann der
Mikroprozessor feststellen, daß der Druck an der Öffnung P2 zu
hoch ist, wobei sowohl die Spule S1 als auch S2 betätigt, d. h.
unter Energiezufuhr, gesetzt werden, um einen Magnetfluß mit
einer Dichte zu erzeugen, die ausreicht, um eine Kraft sowohl für
den Anker 71 als auch 81 zu erzeugen, die größer ist als die
kombinierte Kraft der Druckfedern 74 und 84. Dadurch werden
sowohl die Anker 71 als auch 81 von den in Fig. 1 gezeigten
Positionen nach oben transportiert, das Ventil 82 wird geschlossen
und das Ventil 72 geöffnet, wobei ein Fluidfluß von der Öffnung
P2 durch die Öffnung P3 zu einem externen Fluidbehälter
ermöglicht wird. Diese dritte Position des Ventiles 10 konstituiert
die vorher erwähnte Abnehm-Phase des Verfahrensverlaufes.
Das oben beschriebene 3-Wege-Magnetventil kann in zwei verschie
denen Betriebsarten arbeiten, entweder in der Ein/Aus-Betriebsart
oder in der Impulsbreiten-Modulation-Betriebsart (PBM). In der
Ein/Aus-Betriebsart wird das Signal des Mikroprozessors dazu
eingesetzt, um rasch und wirkungsvoll den Druck an der
Auslaßöffnung P2 herzustellen, wobei in der PBM-Betriebsart das
Signal des Mikroprozessors häufiger auftritt und dabei das
Druckerfordernis und den Druckzustand an der Öffnung P2 mit
einer Frequenz von beispielsweise 100 Hz überprüft, so daß die
Druckeinstellungen gradueller durchgeführt werden können.
Aus dem Vorgehenden wird ersichtlich, daß die vorliegende
Erfindung ein 3-Position-Magnetventil vorsieht, das infolge der
3-Phasen-Operation desselben einen weniger leistungsfähigen
Mikroprozessor erfordert, der die Notwendigkeit von Hochfre
quenzsignalen vermeidet. Die vorliegende Erfindung sieht außer
dem eine genauere Einrichtung zur Regulierung des Druckes an
der Auslaßöffnung des Magneten vor, die mit einer Autotrans
mission bzw. einem Autoantrieb, oder mit einem Bremssystem
verbunden werden kann. Schließlich sollte klar sein, daß
aufgrund der weniger häufigen Änderungen zwischen den Phasen
Aufbau - Halten - Abbau ein geringerer Verschleiß der
Ventileinrichtungen auftritt, so daß das nach der Erfindung
hergestellte Magnetventil viel dauerhafter als seine Vorgänger ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit Kugelventilen
72 und 82 beschrieben ist, welche mit entsprechenden Ventilsitzen
64 bzw. 46 in Eingriff steht, sollte es für Fachleute klar sein
oder aus den beigefügten Ansprüchen hervorgehen, daß auch
andere Ventil-Verschließeinrichtungen in das Magnetventil
integriert werden können, ohne die Erfindungsidee zu verlassen.
Darüber hinaus ist es ebenfalls ersichtlich, daß es lediglich eine
Frage der Auswahl ist, welche der Öffnungen P1 und P3
normalerweise offen oder geschlossen ist, und daß dies gegenüber
dem gezeigten Ausführungsbeispiel umgekehrt werden kann, ohne
von der Erfindungsidee abzuweichen.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit lediglich
bestimmten Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben
wurde, sind offensichtlich noch weitere Modifizierungen möglich,
und die vorliegende Anmeldung soll sämtliche derartigen Modifi
kationen abdecken, die für einen Fachmann oder aufgrund der
beigefügten Ansprüche innerhalb des Erfindungsgedankens fallen.
Claims (14)
1. Magnet-betätigtes Drei-Wege-drei-Positionsventil, mit einem
Gehäuse (10), in welchem eine Einlaßöffnung (P1) so
angeordnet ist, daß sie mit einem unter Druck stehenden
Fluidvorrat verbunden werden kann, in welchem Gehäuse eine
Auslaßöffnung (P2) so angeordnet ist, daß sie mit einem
durch Fluiddruck betriebenen System verbunden werden kann,
und in welchem Gehäuse eine Ausstoßöffnung (P3) so
angeordnet ist, daß sie mit einem Behälter verbunden werden
kann, wobei ein erstes Ventil (82) in einer Bohrung innerhalb
des Gehäuses für eine Bewegung zwischen einer offenen
Position, bei der die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung
miteinander in Verbindung stehen, und einer geschlossenen
Position, in welcher die Verbindung zwischen Einlaßöffnung
und Auslaßöffnung unterbrochen ist, angebracht ist, wobei ein
zweites Ventil (72) in dieser Bohrung innerhalb des Gehäuses
(10) für eine Bewegung zwischen einer offenen Position, bei
der die Auslaßöffnung und die Ausstoßöffnung miteinander
verbunden sind, und einer geschlossenen Position, bei der die
Verbindung zwischen Auslaßöffnung und Ausstoßöffnung unter
brochen ist, angebracht ist, und wobei Einrichtungen (74, 84)
vorgesehen sind, die im Normalfall jedes der Ventile jeweils in
ihre offene bzw. geschlossene Position drücken,
gekennzeichnet durch selektiv betreibbare elektromagnetische
Einrichtungen (S1, 81, S2, 72) im Gehäuse (10), die so
arbeiten können, um jedes der Ventile unabhängig und selektiv
von einander von der genannten anderen Position zur genann
ten ersten Position zu bewegen und dabei selektiv jedes der
Ventile in eine offene oder eine geschlossene Position zu
positionieren.
2. Magnet-betätigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die elektromagnetischen Einrichtungen ein Paar
von selektiv unter Energiezufuhr setzbare Magnetspulen (S1, S2)
enthalten, die innerhalb des Gehäuses (10) um die Bohrung
herum angeordnet sind, in welcher die Ventile (82, 72)
befestigt sind, und daß jede der Spulen (S1, S2) bei
Energiezufuhr so betätigbar ist, daß eines der genannten
Ventile (82, 72) von seiner anderen Position zur ersten
Position bewegt wird.
3. Magnet-betätigtes Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die elektromagnetischen Einrichtungen weiterhin
ein Paar von Ankern (71, 81) enthalten, die in der genannten
Bohrung innerhalb des genannten Gehäuses (10) für eine
unabhängige Hin- und Herbewegung angeordnet sind, wobei
einer der Anker (81) bei Energiezufuhr zu einer der Spulen (S1)
betätigbar ist, um eine Bewegung des ersten Ventiles (82)
von der anderen zu seiner ersten Position zu bewirken, und
wobei der andere Anker (71) bei Energiezufuhr an die andere
der Spulen (S2) betätigbar ist, um eine Bewegung des zweiten
Ventiles (72) von der anderen zu seiner ersten Position zu
bewirken.
4. Magnet-betätigbares Ventil gemäß Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die normalerweise die
Ventile (72, 82) von der ersten zur anderen der angeführten
Positionen drücken, eine erste Feder (84) aufweisen, welche
den einen Anker (81) in eine Richtung drückt, um zu
veranlassen, daß das erste Ventil (82) in seiner offenen
Position ist, wobei die eine Spule (S1) ohne Energiezufuhr
ist, und eine zweite Feder (74) aufweisen, welche den anderen
Anker (71) in eine Richtung drückt, daß das zweite Ventil (72)
in geschlossener Position ist, wenn die andere Spule (S2)
ohne Energiezufuhr ist.
5. Magnet-betätigtes Ventil gemäß Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweite Feder (74) stärker als die erste Feder
(84) ist, so daß das erste Ventil (82) in geschlossene Position
bewegt wird und das zweite Ventil (72) in geschlossener
Position verbleibt, wenn lediglich die eine Spule (S1) unter
Energiezufuhr steht und die andere Spule (S2) ohne
Energiezufuhr ist.
6. Magnet-betätigtes Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (S1, S2) radial in
einem Abstand angeordnet sind und die Anker umgeben, und
daß die eine Spule (S1) koaxial innerhalb der anderen Spule
(S2) gewickelt ist.
7. Magnet-betätigtes Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anker (81) in einer
axialen Ausnehmung (79) an einem Ende des anderen Ankers
(71) befestigt ist, um darin axial zur Ausnehmung eine
begrenzte Hin- und Herbewegung zu ermöglichen.
8. Magnet-betätigtes Ventil nach Anspruch 7, gekennzeichnet
durch ein nicht magnetisches Abstandselement (83), das am
Boden der Ausnehmung (79) innerhalb des anderen Ankers (71)
befestigt ist und sich zwischen Boden der Ausnehmung und
angrenzendem Ende des einen Ankers (81) erstreckt.
9. Magnet-betätigtes Drei-Wege-drei-Positionsventil, gekennzeich
net durch ein Gehäuse (10) mit einem Paar von in einem
Abstand angeordneten Stirn- oder Endabschnitten (16, 20), von
denen jeder eine Durchtrittsöffnung (P1, P3) aufweist, die
mit einer Ventilkammer (60) in Verbindung steht, die innerhalb
des Gehäuses zwischen diesen Endabschnitten gebildet ist,
wobei ein Paar von Ankern (71, 81) in der Kammer (60) so
angeordnet sind, daß diese unabhängig voneinander zwischen
einer ersten und einer zweiten Grenzposition hin- und
hergehen, wobei Federeinrichtungen (74, 84) zwischen dem
Gehäuse (10) und den Ankern (71, 81) angeordnet sind und
eine derartige Federwirkung entfalten, daß die Anker gegen
ihre erste Grenzposition gedrückt werden, wobei ein Paar von
Magnetspulen (S1, S2) innerhalb des Gehäuses so gewickelt
ist, daß diese die Ventilkammer (60) umgeben und selektiv
unter Energiezufuhr setzbar sind, um die Anker von ihrer
ersten zu ihrer zweiten Grenzposition zu bewegen,
gekennzeichnet durch ein erstes Ventil (82), das mit einem
dieser Anker (81) verbunden und dabei in bezug zu einer der
Öffnungen (P1) dann in offener Position gehalten wird, wenn
die Spulen ohne Energiezufuhr sind, und durch ein zweites
Ventil (72), das mit dem anderen Anker (71) verbunden und
dabei oberhalb der anderen Öffnung (P3) in geschlossener
Position gehalten wird, wenn die Spulen ohne Energiezufuhr
sind.
10. Magnet-betätigtes Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Gehäuse (10) eine dritte Öffnung (P2)
angeordnet ist, die mit der einen Öffnung (P1) in Verbindung
steht, wenn die Spulen (S1, S2) ohne Energiezufuhr sind,
und die mit einer anderen Öffnung (P3) in Verbindung steht,
wenn diese Spulen unter Energiezufuhr stehen.
11. Magnet-betätigtes Ventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß eine der Spulen (S1) in Betrieb ist,
wenn sie zu einer Zeit unter Energiezufuhr steht, in welcher
die andere Spule (S2) ohne Energiezufuhr ist, um den einen
Anker (81) von der ersten zur zweiten Grenzposition zu
bewegen, ohne den anderen Anker (71) zu bewegen.
12. Magnet-betätigtes Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die andere Magnetspule (S2) in Betrieb ist,
wenn die eine Spule ohne Energiezufuhr ist, um beide Anker
zu ihrer zweiten Grenzposition zu bewegen und um die eine
Öffnung zu schließen und die andere Öffnung zu öffnen.
13. Magnet-betätigtes Ventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung aus einer ersten
Druckfeder (84), die normalerweise den einen Anker (81) in
ihrer ersten Grenzposition zurückhält, wenn die eine Spule (S1)
ohne Energiezufuhr ist, und einer zweiten Druckfeder (74)
besteht, die normalerweise den anderen Anker (71) in seiner
ersten Grenzposition zurückhält, wenn die andere Spule (S2)
ohne Energiezufuhr ist, wobei die zweite Druckfeder (74)
stärker als die erste Druckfeder (84) ist, so daß bei
Energiezufuhr zu der einen Spule (S1) allein die zweite
Feder (74) den anderen Anker (71) in seiner ersten
Grenzposition zurückhält.
14. Magnet-betätigtes Ventil nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anker (81) an seinem
einen Ende so befestigt ist, um in einer Ausnehmung (79) an
dem einen Ende des anderen Ankers (71) eine begrenzte axiale
Hin- und Herbewegung zu ermöglichen.
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